专利名称：中子探测器、平板中子探测器及其探测方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及中子探测器、平板中子探测器及其探 测方法。
背景技术：
中子探测是对中子的数目和能量的测量。目前，中子探测在医疗、核能、航天及安 全等领域都有着广泛的应用。然而，由于中子本身不带电，不会引起电离等作用，不产生直 接的可观察效果，因此中子的探测通常是通过中子同原子核的相互作用，对反应的产物进 行探测。现有的中子探测方法有三种第一种是反冲质子法。利用中子与质子的弹性散射 产生反冲质子，通过测量反冲质子的数目和能量分布可定出中子的数目和能量。第二种是 核反应法。利用中子与气体原子核发生反应后将气体分子电离，计数管收集产生的离子而 发生信号。通常采用将3He或BF3气体的正比计数管。但是计数管大多体积庞大，而且由于 需要收集气体离子计数管需要加高压，同时使用的是气体探测，因此探测率较低。第三种是 活化法。很多元素在中子照射下都能变成放射性核素，因此可以用一片适当材料的薄膜置 于中子流中，然后再用通常的计数器测量它的放射性强变。第三种探测方法因为可以采用 体积很小的固体中子探测器，而且无需高压，同时探测效率高，因此在工业领域特别是核安 全检测领域迅速得到了广泛的应用。现有的一种采用活化法探测的方法具体为采用6LiI (碘化锂)等固体探测器，该 固体探测器的具体结构为6LiI晶体与光电二极管的耦合。探测时，入射中子与6LiI晶体发 生核反应产生可见光光子，这些光子可被光电二极管检测，从而可以测出中子的数目。但是 由于6LiI晶体与光电二极管的耦合结构容易受到伽马(Gamma)光子的干扰，因此在实际使 用过程中，环境中的Gamma光子有一定的几率与光电二极管相互作用而产生信号，从而产 生存在中子的错误信息。而且通常在检测中子的环境中都伴随有Gamma光子，因此Gamma 光子所引起的伪中子的检测数目有可能大大超过真实的中子检测数目，因此上述中子探测 的方法精确度较差。
发明内容
本发明的目的是提供一种中子探测方法及中子探测器，提高中子探测的精确度。为了达到上述目的，本发明提供了一种中子探测器，包括中子敏感层，当中子入射所述中子敏感层时，所述中子敏感层释放光子；至少两个光电敏感元件，包括用于接收光信号的光接收面和输出电信号的电信号 输出端，所述光电敏感元件的光接收面与所述中子敏感层耦接，并且耦接各光电敏感元件 的所述中子敏感层为一连通的整体；输出模块，分别与各所述光电敏感元件的电信号输出端耦接，所述输出模块用于 根据各所述光电敏感元件输出的电信号输出中子入射信号。
优选的，当各所述光电敏感元件同时输出高电平或同时输出低电平的电信号时， 所述输出模块输出中子入射信号。优选的，所述中子敏感层的材料为碘化锂或锂玻璃。优选的，所述光电敏感元件为光电二极管。优选的，所述光电敏感元件为单晶硅、多晶硅或非晶硅光电二极管。优选的，所述输出模块还包括前置放大电路，用于将从各所述光电二极管输出的 电信号进行放大。优选的，所述输出模块还包括比较器，用于将所述前置放大电路输出的电信号与 比较电平进行比较，当前置放大电路输出的电信号大于比较电平时，比较器输出高电平信号。优选的，所述输出模块还包括逻辑与门，用于将所述比较器输出的信号进行逻辑与。相应的，本发明还提供了一种平板中子探测器，包括面板，分为阵列排列的像素单元，在每个所述像素单元上具有至少一个晶体管，并 且每一行的晶体管的栅极耦接到一根栅极线上，每一列的晶体管的漏极耦接到一根数据线 上，至少2个像素单元构成一个像素区域；在每个所述像素单元内具有一个光电敏感元件，所述光电敏感元件包括用于接收 光信号的光接收面和输出电信号的电信号输出端，所述电信号输出端连接与其位于同一像 素单元内的晶体管的源极；中子敏感层，所述中子敏感层覆盖所述光电敏感元件的光接收面，当中子入射所 述中子敏感层时，所述中子敏感层释放光子，且同一像素区域内的中子敏感层为一连通的 整体；输出模块，分别与数据线耦接，所述输出模块用于根据各所述数据线输出的电信 号输出中子入射信号。优选的，所述像素区域包括相邻的2行2列像素单元，当和同一像素区域内的晶体 管相连的数据线同时连续输出2个高电平脉冲电信号或同时连续输出2个低电平脉冲电信 号时，所述输出模块输出中子入射信号。优选的，所述像素区域包括相邻的2行1列像素单元，当一数据线连续输出2个高 电平或连续输出2个低电平的电信号时，所述输出模块输出中子入射信号。优选的，所述像素区域包括相邻的1行2列像素单元，当和同一像素区域内的晶体 管相连的数据线同时输出1个高电平脉冲电信号或同时输出1个低电平脉冲电信号时，所 述输出模块输出中子入射信号。优选的，所述中子敏感层的材料为碘化锂或锂玻璃。优选的，所述光电敏感元件为光电二极管。优选的，所述光电敏感元件为单晶硅、多晶硅或非晶硅光电二极管。优选的，所述输出模块还包括前置放大电路，用于将从各所述数据线输出的电信 号进行放大。优选的，所述输出模块还包括比较器，用于将所述前置放大电路输出的电信号与 比较电平进行比较，当前置放大电路输出的电信号大于比较电平时，比较器输出高电平信号。优选的，所述输出模块还包括逻辑与门，用于将所述比较器输出的信号进行逻辑与。优选的，所述输出模块包括逻辑与门，用于将各所述数据线输出的电信号进行逻辑与。相应的，本发明还提供了一种利用上述平板中子探测器的中子探测方法，包括步 骤关断同一像素区域的晶体管；中子入射该像素区域上的中子敏感层，所述光电敏感元件中存储电荷形式的电信 号；导通所述像素区域的晶体管；与所述像素区域内的晶体管漏极相连的数据线输出电信号；输出模块对数据线输出的电信号进行判断，并输出中子入射信号。优选的，输出模块对数据线输出的电信号进行判断的步骤还包括将与同一像素区 域的晶体管相连的数据线输出的电信号进行放大。优选的，输出模块对数据线输出的电信号进行判断的步骤还包括将与同一像素区 域的晶体管相连的数据线输出的电信号与预先设定的比较电平进行比较，将比较后的结果 输出。优选的，输出模块对数据线输出的电信号进行判断的步骤还包括将与同一像素区 域的晶体管相连的数据线输出的电信号相与。上述技术方案，通过在中子探测器中设置至少两个光电敏感元件，当各所述光电 敏感元件同时输出高电平的电信号时，输出模块输出中子入射信号，从而当存在环境中的 光子时，由于环境中的光子通常不会同时入射至少两个光电敏感元件，因此所述光敏元件 不会同时输出高电平的电信号，这样输出模块就不会输出光子入射信号，从而就使得环境 中的光子不会影响到中子探测器探测到的中子数目，本发明的中子探测器大大提高了中子 探测的精确性。
通过附图中所示的本发明的优选实施例的更具体说明，本发明的上述及其它目 的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按 实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。图1为本发明的中子探测器一实施例的示意图；图2为本发明的平板中子探测器一实施例的示意图；图3为利用平板中子探测器的中子探测方法一实施例的流程图。
具体实施例方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明 的具体实施方式
做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发 明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。中子探测是对中子的数目和能量的测量。目前，中子探测在医疗、核能、航天及安 全等领域都有着广泛的应用。然而，由于中子本身不带电，不会引起电离等作用，不产生直 接的可观察效果，因此中子的探测通常是通过中子同原子核的相互作用，对反应的产物进 行探测。现有的一种探测的方法具体为采用6LiI (碘化锂)等固体探测器，该固体探测器 的具体结构为6LiI晶体与光电二极管的耦合。探测时，入射中子与6LiI晶体发生核反应产 生可见光光子，这些光子可被光电二极管检测，从而可以测出中子的数目。但是由于6Li I晶 体与光电二极管的耦合结构容易受到Gamma光子的干扰，因此在实际使用过程中，环境中 的Gamma光子产生光子有一定的几率与光电二极管相互作用而产生电信号，从而产生存在 中子的错误信息。而且通常在检测中子的环境中都伴随有Gamma光子，因此Gamma光子所 引起的伪中子的检测数目有可能大大超过真实的中子检测数目，因此上述中子探测的方法 精确度较差。本发明提供了一种中子探测器，包括中子敏感层，当中子入射所述中子敏感层 时，所述中子敏感层释放光子；至少两个光电敏感元件，包括用于接收光信号的光接收面和 输出电信号的电信号输出端，所述光电敏感元件的光接收面与所述中子敏感层耦接，并且 耦接各光电敏感元件的所述中子敏感层为一连通的整体；输出模块，分别与各所述光电敏 感元件的电信号输出端耦接，所述输出模块用于根据各所述光电敏感元件输出的电信号输 出中子入射信号。相应的本发明还提供了一种平板中子探测器，包括面板，分为阵列排列的至少4 个像素单元，在每个所述像素单元上具有至少一个薄膜晶体管，并且每一行的薄膜晶体管 的栅极耦接到一根栅极线上，每一列的薄膜晶体管的漏极耦接到一根数据线上；中子探测 器，至少一个像素单元上设置一个中子探测器，所述中子探测器的输出端与该像素单元的 薄膜晶体管的源极耦接。相应的本发明还提供了一种利用所述的平板中子探测器的中子探测方法，包括步 骤关断一像素单元的薄膜晶体管；中子入射平板中子探测器上的该像素单元上的中子探 测器，所述中子探测器将输出的信号以电荷形式存储在所述中子探测器的光电敏感元件 中；导通所述薄膜晶体管；所述薄膜晶体管的漏极输出中子入射信号，与所述薄膜晶体管 漏极相连的数据线输出中子入射信号。下面结合附图进行详细说明。图1为本发明的中子探测器一实施例的示意图。如图1所示，中子探测器160，包 括中子敏感层110、至少两个光电敏感元件120以及与所述光电敏感元件120的电信号输 出端120b耦接的输出模块150。例如在本实施例中，所述中子探测器160包括4个光电敏感 元件120。当中子130入射到所述中子敏感层110并与所述中子敏感层110发生核反应时， 所述中子敏感层110中会有大量光子140产生；所述光子被所述光电敏感元件120接收，通 过光电效应产生电信号。所述光电敏感元件120，包括用于接收光信号的光接收面120a和 输出电信号的电信号输出端120b，至少两个所述光电敏感元件120的光接收面120a被所述 中子敏感层110覆盖，并且覆盖各光电敏感元件120的所述中子敏感层110为一连通的整 体。
所述输出模块150分别与各所述光电敏感元件120的电信号输出端120b耦接，所 述输出模块150用于根据各所述光电敏感元件120输出的电信号输出中子入射信号。具体的，当各所述光电敏感元件120同时输出高电平的电信号时，所述输出模块 150输出中子入射信号。本实施例中，所述中子敏感层110的材料为碘化锂(6LiI)晶体，所述光电敏感元 件120为光电二极管。在本发明的其它实施例中，所述中子敏感层110的材料还可以选择 其它的材料，如锂玻璃，只要所选材料与中子反应释放光子即可，所选材料可以是固体的， 也可以是液体的或气体的；除使用光电二极管外，所述光电敏感元件120也可以选择其它 的半导体元件，只要能实现从光信号到电信号的光电转换即可。如图1所示，中子敏感层110为覆盖在4个光电二极管120’上的整体结构，这样 当中子入射中子敏感层110并与所述中子敏感层110发生核反应后，将会产生大量的光子 140，图1中示意性的画出了 4个所述光子140。所述光子140被所述光电二极管120’的 光接收面120a接收并发生光电效应，因为光子140的数量非常多，因此在每个光电二极管 120’的光接收面120a都能接收到所述光子140。所述光电二极管120’包括N型掺杂半导体层(未图示)、P型掺杂半导体层(未 图示)、以及位于所述N型掺杂半导体层和P型掺杂半导体层(未图示)之间的非掺杂层。 所述光接收面120a为所述P型掺杂半导体层的背离N型掺杂半导体层的表面。具体的，当 光照射P型掺杂半导体层的光接收面120a时，所述N型掺杂半导体层可以输出电信号。当 光子140入射在光电二极管120’后，光电二极管120’会输出电信号，该电信号的大小随着 入射的光子140的数量变化数量越多电信号的电平越高。当然，在其它实施例中，所述光电敏感元件还可以为单晶硅、多晶硅或非晶硅光电 二极管。而且，也可以当各所述光电敏感元件120同时输出低电平的电信号时，所述输出模 块150输出中子入射信号。在本实施例中，所述输出模块150具体包括逻辑与门150a，用于将各所述光电二 极管120’输出的电信号进行逻辑与。因为中子130入射中子敏感层110产生的光子数量 大，因此可以入射在每个光电二极管120’上，而且在每个光电二极管120’上都有大量的光 子入射，这样各光电二极管120’同时输出高电平的电信号，在经过逻辑与门150a进行逻辑 与后逻辑与门150a就输出中子入射信号，所述中子入射信号可以包括中子入射的数量以 及入射中子的能量。例如每检测到一个中子就输出一个中子入射信号，所述一个中子入射 信号可以是一个脉冲信号；即输出一个脉冲信号，表示检测到一个中子，并且根据输出脉冲 的电压高低得到输出中子的能量。再将输出的中子入射信号的个数进行求和，就可以得到 入射的中子数量，以及根据所述输出的中子入射信号的大小得到相应的入射中子的能量。 由于中子检测应用的环境中大多伴随有Gamma光子，而如果在探测过程中，环境中的Gamma 光子直接与某个光电二极管120’发生作用而产生电信号，则所述发光二极管的电信号输出 端120b输出高电平。因为在同一时刻，环境中Gamma光子数量很少，这样不会同时在所有 的光电二极管120’的光接收面120a同时接收到Gamma光子而产生电信号，且单个的Gamma 光子只能在一个单个的光电二极管中产生相应的电信号，因此有的光电二极管120’输出的 电信号为低电平，从而在将各个光电二极管120’输出的电信号进行相与后输出模块150输 出的信号为低电平，也就是说，少量Gamma光子的存在不会影响输出中子入射信号，因此不会因为环境中的光子而产生误报中子存在的信息。因此利用本发明的中子探测器，有效的 将环境中Gamma光子造成的误差消除，使得探测中子的过程更精确，准确性更高。以四个光 电敏感元件120构成一个中子探测器为例，可以基本消除噪音，而且构成一个探测器的光 电敏感元件120的数量越多，噪音消除也越接近完全。优选的，所述输出模块150还包括前置放大电路150b，用于将从各所述光电二极 管120’输出的电信号进行放大。具体的前置放大电路150b的输入端耦接光电二极管120’ 的电信号输出端，前置放大电路150b的输出端耦接所述逻辑与门150a的输入端。因为光 电二极管120’的输出信号通常较容易出现误差，并且不好测量，因此在本实施例中经过前 置放大电路150b放大后减小了后续误差，使得测量更容易。优选的，所述输出模块150还包括比较器150c，用于将所述前置放大电路150b输 出的电信号与比较电平进行比较，当前置放大电路150b输出的电信号大于比较电平时，比 较器150c输出高电平信号。这样只有在光电二极管120’产生的电信号大于预先设定的比 较电平时比较器150c才会输出高电平。在中子检测应用的环境中大多伴随有Gamma光子，这样如果是环境中的Gamma光 子直接与某个光电二极管120’发生作用产生电信号，且单个的Gamma光子只能在一个单个 的光电二极管中产生相应的电信号，因此有的光电二极管120’输出的电信号为低电平，从 而在经过比较器150c后，比较器150c输出为低电平，接着将各比较器150c输出的电信号 进行相与后输出模块150输出的信号为低电平。也就是说，少量Gamma光子的存在不会影 响输出中子入射信号，因此不会因为环境中的光子而产生误报中子存在的信息。当然，在其它实施例中，也可以设置任意复数个光电敏感元件120，例如3、4、10 个，而且设置的光电敏感元件越多，则受到环境中Gamma光子的影响越小，则该中子探测器 的精确度越高。本发明还提供了一种平板中子探测器，图2所示为本发明的平板中子探测器一实 施例的示意图。如图2所示，平板中子探测器包括面板210，分为阵列排列的像素单元220，在每 个所述像素单元220上具有至少一个薄膜晶体管230，并且每一行的薄膜晶体管230的栅极 耦接到一根栅极线230a上，每一列的薄膜晶体管230的漏极耦接到一根数据线230b上，至 少2个相邻的像素单元220构成一个像素区域310，例如在本实施例中，相邻的2行2列像素 单元220a、220b、220c和220d构成一个像素区域。在每个像素单元220内具有一个光电敏 感元件120，例如像素单元220a、220b、220c和220d中分别具有光电敏感元件1201、1202、 1203和1204，所述光电敏感元件120包括用于接收光信号的光接收面和输出电信号的电信 号输出端120b(可参考图1以及中子探测器实施例的说明)，例如可以为光电二极管，所述 电信号输出端120b连接与其位于同一像素单元220内的薄膜晶体管230的源极；中子敏感 层110 (参考图1)覆盖光电敏感元件的光接收面120a(参考图1)，当中子入射所述中子敏 感层110时，所述中子敏感层110释放光子，且同一像素区域310内的中子敏感层110为一 连通的整体。当中子入射像素区域310的中子敏感层110，则中子敏感层110产生的光子将入射 该像素区域内的光电敏感元件120，并发生光电效应，从而光电敏感元件120输出电信号给 薄膜晶体管230，如果薄膜晶体管230都是打开的，则薄膜晶体管230的漏极向数据线230b输出电信号，例如数据线230b’和数据线230b”同时输出高电平脉冲信号，从而根据数据线 230b’和数据线230b”的输出就可以判断有中子入射。具体的，因为在本实施例中相邻的2行2列像素单元构成一个像素区域，因此当和 一像素区域内的薄膜晶体管相连的数据线同时连续输出2个高电平脉冲电信号或同时输 出2个低电平脉冲电信号时，所述输出模块输出中子入射信号。根据本实施例的平板探测 器，可以基本完全去除Gamma光子对输出结果的干扰，并且可以将数据线输出脉冲的时序 和栅极线的扫描脉冲时序作对比，确定中子入射的位置。并且可以检测到多个中子同时入 射情况的中子入射位置。平板中子探测器还包括和各数据线230b耦接的输出模块150相连。输出模块150， 分别与数据线230b耦接，所述输出模块150用于根据各所述数据线230b输出的电信号输 出中子入射信号。在本实施例中，输出模块150能够进行判断，当和同一像素区域内的薄膜 晶体管相连的数据线同时连续输出2个高电平脉冲电信号或同时连续输出2个低电平脉冲 电信号时，输出中子入射信号。例如数据线230b’与薄膜晶体管230a和230c相连，数据线 230b”与薄膜晶体管230b和230d相连，当数据线230b和230b”同时输出2个高电平脉冲 电信号或同时输出2个低电平脉冲电信号时，所述输出模块150输出中子入射信号，从而确 定中子入射的像素单元、中子入射的位置以及能量。例如如果有中子入射时，数据线230b 和230b”同时连续输出2个高电平脉冲电信号，则输出模块150可以将数据线230b’的输 出和数据线230b”的输出相与，这样相与之后的输出就为中子入射信号。上述中子探测器的实施例中的中子敏感层、光电敏感元件以及输出模块的结构都 可以应用到本平板中子探测器的实施例中，因此不再赘述。当然，在其他实施例中，像素区域也可以包括相邻的1行2列像素单元，这样和这 两个像素单元内的薄膜晶体管相连的数据线同时输出1个高电平脉冲电信号或同时输出1 个低电平脉冲电信号时，所述输出模块输出中子入射信号。根据本实施例的平板探测器，可 以一定程度的去除Gamma光子对输出结果的干扰，并且可以将数据线输出脉冲的时序和栅 极线的扫描脉冲时序作对比，确定中子入射的位置。并且可以检测到多个中子同时入射情 况的中子入射位置。当然，在其他实施例中，像素区域也可以包括相邻的2行1列像素单元，这样当依 次打开这两个像素单元内的薄膜晶体管，这两个像素单元内的薄膜晶体管相连的数据线连 续输出2个高电平或连续输出2个低电平的电信号，从而所述输出模块输出中子入射信号。 根据本实施例的平板探测器，可以一定程度的去除Gamma光子对输出结果的干扰，并且可 以将数据线输出脉冲的时序和栅极线的扫描脉冲时序作对比，确定中子入射的位置。并且 可以检测到多个中子同时入射情况的中子入射位置。以此类推，像素区域可以包括任意复数个像素单元，并且包括的像素单元越多越 能有效地消除Gamma光子造成的误差，精确度越高。优选的，所述中子敏感层110的材料为碘化锂或锂玻璃。优选的，所述光电敏感元件120为光电二极管。优选的，所述输出模块150还包括前置放大电路150b，用于将从各所述数据线输 出的电信号进行放大。在信号较弱的情况下，将输出的电信号放大，有利于信号的正确输出 和比较的准确性，因此得到的中子入射信号更加准确。
优选的，所述输出模块150还包括比较器150c，用于将所述前置放大电路输出的 电信号与比较电平进行比较，当前置放大电路输出的电信号大于比较电平时，比较器输出 高电平信号。比较器150c的存在，可以滤去一些输出的电信号中不准确的信号，尤其滤去 一些非常弱的输出的电信号，有利于最终结果的准确性。优选的，所述输出模块150还包括逻辑与门150a，用于将所述比较器输出的信号 进行逻辑与。逻辑与门的制作工艺简单，运算结果准确，使输出中子入射的信号简单方便。图3所示为图2所示的平板中子探测器的中子探测方法的流程图。如图4所示， 平板中子探测器的中子探测方法，包括步骤S1 关断同一像素区域的晶体管。具体为给该像素区域内的晶体管相连的栅极线输入低电平信号，从而该像素区 域内的晶体管处于关断状态。S2:中子入射平板中子探测器上的该像素区域上的中子敏感层，光电敏感元件中 存储电荷形式的电信号。具体为中子入射该像素区域上的中子敏感层，当中子入射到中子敏感层后产生 大量的光子，光子入射光电敏感元件并发生光电效应，光电敏感元件产生电信号。由于晶体 管处于关断状态，因此所述电信号以电荷形式存储在所述光电敏感元件中。S3 导通所述像素区域的晶体管。具体为给该像素区域内的晶体管相连的栅极线输入高电平信号，从而晶体管处 于打开状态。S4 与像素区域内的所述晶体管漏极相连的数据线输出电信号。具体的，当有中子入射时，数据线输出高电平电信号。S5 输出模块对数据线输出的电信号进行判断，并输出中子入射信号。具体的，输出模块150将与同一像素区域的晶体管相连的数据线输出的电信号相 与，例如将数据线230b’和数据线230b”相与后的结果输出，如果有中子入射，则相与之后 有中子入射信号输出。优选的，S5还可以包括步骤，将数据线输出的电信号进行放大。优选的，S5还可以包括步骤，将数据线输出的电信号与预先设定的比较电平进行 比较，将比较后的结果输出。虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领 域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内 容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此， 凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单 修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
权利要求
一种中子探测器，其特征在于，包括中子敏感层，当中子入射所述中子敏感层时，所述中子敏感层释放光子；至少两个光电敏感元件，包括用于接收光信号的光接收面和输出电信号的电信号输出端，所述光电敏感元件的光接收面与所述中子敏感层耦接，并且耦接各光电敏感元件的所述中子敏感层为一连通的整体；输出模块，分别与各所述光电敏感元件的电信号输出端耦接，所述输出模块用于根据各所述光电敏感元件输出的电信号输出中子入射信号。
2.根据权利要求1所述的中子探测器，其特征在于，当各所述光电敏感元件同时输出 高电平或同时输出低电平的电信号时，所述输出模块输出中子入射信号。
3.根据权利要求2所述的中子探测器，其特征在于，所述中子敏感层的材料为碘化锂 或锂玻璃。
4.根据权利要求3所述的中子探测器，其特征在于，所述光电敏感元件为光电二极管。
5.根据权利要求4所述的中子探测器，其特征在于，所述光电敏感元件为单晶硅、多晶 硅或非晶硅光电二极管。
6.根据权利要求5所述的中子探测器，其特征在于，所述输出模块还包括前置放大电 路，用于将从各所述光电二极管输出的电信号进行放大。
7.根据权利要求6所述的中子探测器，其特征在于，所述输出模块还包括比较器，用于 将所述前置放大电路输出的电信号与比较电平进行比较，当前置放大电路输出的电信号大 于比较电平时，比较器输出高电平信号。
8.根据权利要求1至7任一项所述的中子探测器，其特征在于，所述输出模块还包括逻 辑与门，用于将所述比较器输出的信号进行逻辑与。
9.一种平板中子探测器，其特征在于，包括面板，分为阵列排列的像素单元，在每个所述像素单元上具有至少一个晶体管，并且每 一行的晶体管的栅极耦接到一根栅极线上，每一列的晶体管的漏极耦接到一根数据线上， 至少2个像素单元构成一个像素区域；在每个所述像素单元内具有一个光电敏感元件，所述光电敏感元件包括用于接收光信 号的光接收面和输出电信号的电信号输出端，所述电信号输出端连接与其位于同一像素单 元内的晶体管的源极；中子敏感层，所述中子敏感层覆盖所述光电敏感元件的光接收面，当中子入射所述 中子敏感层时，所述中子敏感层释放光子，且同一像素区域内的中子敏感层为一连通的整 体；输出模块，分别与数据线耦接，所述输出模块用于根据各所述数据线输出的电信号输 出中子入射信号。
10.根据权利要求9所述的平板中子探测器，其特征在于，所述像素区域包括相邻的2 行2列像素单元，当和同一像素区域内的晶体管相连的数据线同时连续输出2个高电平脉 冲电信号或同时连续输出2个低电平脉冲电信号时，所述输出模块输出中子入射信号。
11.根据权利要求9所述的平板中子探测器，其特征在于，所述像素区域包括相邻的2 行1列像素单元，当一数据线连续输出2个高电平或连续输出2个低电平的电信号时，所述 输出模块输出中子入射信号。
12.根据权利要求9所述的平板中子探测器，其特征在于，所述像素区域包括相邻的1 行2列像素单元，当和同一像素区域内的晶体管相连的数据线同时输出1个高电平脉冲电 信号或同时输出1个低电平脉冲电信号时，所述输出模块输出中子入射信号。
13.根据权利要求9所述的平板中子探测器，其特征在于，所述中子敏感层的材料为碘 化锂或锂玻璃。
14.根据权利要求13所述的平板中子探测器，其特征在于，所述光电敏感元件为光电二极管。
15.根据权利要求13所述的平板中子探测器，其特征在于，所述光电敏感元件为单晶 硅、多晶硅或非晶硅光电二极管。
16.根据权利要求9所述的平板中子探测器，其特征在于，所述输出模块还包括前置放 大电路，用于将从各所述数据线输出的电信号进行放大。
17.根据权利要求16所述的平板中子探测器，其特征在于，所述输出模块还包括比较 器，用于将所述前置放大电路输出的电信号与比较电平进行比较，当前置放大电路输出的 电信号大于比较电平时，比较器输出高电平信号。
18.根据权利要求9至17任一项所述的平板中子探测器，其特征在于，所述输出模块还 包括逻辑与门，用于将所述比较器输出的信号进行逻辑与。
19.根据权利要求10所述的平板中子探测器，其特征在于，所述输出模块包括逻辑与 门，用于将各所述数据线输出的电信号进行逻辑与。
20.一种利用权利要求9所述的平板中子探测器的中子探测方法，其特征在于，包括步骤关断同一像素区域的晶体管；中子入射该像素区域上的中子敏感层，所述光电敏感元件中存储电荷形式的电信号； 导通所述像素区域的晶体管；与所述像素区域内的晶体管漏极相连的数据线输出电信号； 输出模块对数据线输出的电信号进行判断，并输出中子入射信号。
21.根据权利要求20所述的中子探测方法，其特征在于，输出模块对数据线输出的电 信号进行判断的步骤还包括将与同一像素区域的晶体管相连的数据线输出的电信号进行 放大。
22.根据权利要求20所述的中子探测方法，其特征在于，输出模块对数据线输出的电 信号进行判断的步骤还包括将与同一像素区域的晶体管相连的数据线输出的电信号与预 先设定的比较电平进行比较，将比较后的结果输出。
23.根据权利要求20所述的中子探测方法，其特征在于，输出模块对数据线输出的电 信号进行判断的步骤还包括将与同一像素区域的晶体管相连的数据线输出的电信号相与。
全文摘要
本发明公开了一种中子探测器、平板中子探测器及探测方法，其中中子探测器包括中子敏感层，当中子入射所述中子敏感层时，所述中子敏感层释放光子；至少两个光电敏感元件，包括用于接收光信号的光接收面和输出电信号的电信号输出端，所述光电敏感元件的光接收面与所述中子敏感层耦接，并且耦接各光电敏感元件的所述中子敏感层为一连通的整体；输出模块，分别与各所述光电敏感元件的电信号输出端耦接，所述输出模块用于根据各所述光电敏感元件输出的电信号输出中子入射信号。从而提高了中子探测的精确度。
文档编号G01T3/00GK101866013SQ200910049589
公开日2010年10月20日 申请日期2009年4月16日 优先权日2009年4月16日
发明者李懿馨 申请人:上海天马微电子有限公司